电控燃油喷射系统本科论文.doc

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1、电控燃油喷射系统一、电控燃油喷射系统（EFI）的产生传统的化油器不能满足现代汽车对发动机高经济性、低污染的要求。人们开始研究怎样同时解决汽车排气净化和节油的两大问题。从60年代初开始，人们首先对点火系统进行改造，采用无触点电子点火装置。它克服了传统的触点式点火装置的缺陷，提高了点火能量，在节油和排气净化方面都有较大改善。但是，由于分电器中的运动部件会产生磨损，一旦驱动部件松旷就会影响点火正时，失去无触点电子点火的优点。而且由于仍采用机械式点火提前装置，不能实现点火特性的多维调节。今天，发动机应该控制的项目有：点火时刻、空燃比、排气再循环（EGR）和怠速速度等。目的在于获得高功率、大扭矩、低油耗

2、、清净的排气以及行驶稳定性。电子控制是使上述项目得到最佳调节的最好方法，从60年代后半期开始，随着半导体技术的高速发展，尤其是微型计算机的出现导致电控燃油喷射系统的产生，使汽车发动机进入一个电于控制的新时代。1967年，德国Bosch公司研制成D型电子控制汽油喷射系统，随后又开发了L型电子控制喷射系统，后来这些技术被不断改进、完善。到1979年，发动机电子控制技术己达到相当高的程度。电控燃油喷射系统（Electronic fuel injection简称EFI）就是用计算机控制燃油供应量的装置。电控燃油喷射系统中的计算机综合各种不同传感器送来的信息作出判断，控制喷油器以一定的压力，正确迅速地把

3、燃油喷射到发动机进气歧管里，与吸入的空气混合后，进入发动机气缸，配合电于控制点火在最佳时刻点燃可燃混合气。二、电控燃油喷射系统的优点电控燃油喷射系统与传统的化油器装置相比具有以下优点：1、发动机且起动时间短。通常设有冷起动喷油器，故可改善低温起动性能，起动发动机的时间只是传统化油器的50%。力性强。采用EFI后，发动机的进气可不必预热，可以吸入密度较大的冷空气，同时进气歧管阻力减小，所以充气系数提高。热效率和充气系数的提高，使发动机的输出功率提高，其功率可增人510，扭力可增大7。速性能好。由于汽油是直接喷射到发动机进气阀处，混合气经过的路程短，因此反应灵敏，减少滞后现象，加速性能得到改善。进

4、行油门全开的加速试验，车速由0100km/h比传统化油器缩短7的时间。4、 耗油量低，经济性好。EFI系统最突出的优势是能实现空燃比的高精度控制。因为汽油是在一定的压力下喷出的，燃油雾化质量好，且喷油量是精确地控制的，混合气的空燃比为最佳值且各缸分配较均匀，下坡时又可以完全不喷油，发动机只对空气进行压缩，所以可以降低燃油消耗量。装用EFI后比传统化油器省油515。5、减少排气污染。因为EFI装置可以分别控制汽油量与空气量，控制精度很高，能始终保持所需的最佳空燃比。该装置与三元催化剂配合使用时可以使废气中的CO、HC、NOx控制在最低范围。而且，当发动机减速到一定值（约120r/min），会自动

5、切断燃油供给，可以完全排除传统化油器减速时所无法清除的HC气体。整个装置体积小，而且不需要机械驱动，安装灵活方便。电子控制燃油喷射装置的最大特点是，既可获得最人功率，又可最大限度地节油和净化排气，是节约能源，降低排污的有效措施之一。三、电控燃油喷射系统的基本原理、类型及组成1电控燃油喷射系统的原理电控燃油喷射系统采用各种发动机的负荷、转速、加速、减速、吸人士气流量和温度、冷却水的温度等变化情况转换成电信号，然后把这些电信号输入到计算机控制系统（电子控制器）里，电子控制器（ECU）根据这些信号与储存的信号进行精确计算后输出一个控制信号去控制喷油器阀的开启时间和持续时间，从而供给发动机气缸最佳油量

6、。2电控燃油喷射系统的类型电控燃油喷射系统按不同的方法可分为不同的类型。按检测进气量的方式分类：压力型（也称D型）-以进气管压力为主要控制参数。采用的是速度密度控制法。这是一种间接测量空气量的方式，它在节气门后面装有压力传感器，以测量进气管内的压力，因该处的压力（真空度）随节气门开度而变化，它反映了发动机负荷的大小，故可作为电子控制系统确定喷油量的主控信息。电于控制器（ECU）根据进气管压力和发动机转速推算每一工作循环吸入发动机的空气量，再根据推算的空气量计算燃油量。但由于空气流量与该处压力不是线性关系，且进行排气再循环时管内压力要发生变化，所以不容易精确检测吸人的空气量，故这种方式控制精度不

7、高，现己少用。2）流量型（也称L型）-以空气流量为主要控制参数。采用的是质量流量控制法。 流量型控制系统是在发动机进气管处安装空气流量计，它是一种直接检测法，即利用空气流量传感器直接测定进入发动机的空气量，ECU则根据进气量信息确定其喷油量，从而可得到较准确的空燃比，由于流量型控制精度高，现已广泛采用。2、按喷油器的数量分类：单点喷射（SPI）Single Point Injection单点喷射是在节气门后方用一个喷油器集中喷射，为了将燃油喷入节气门与管壁之间的空间，使燃油雾化得更好，燃油应喷射成锥状。当然，化油器式发动机歧管所具有的各缸燃油分配不均、动态特性差等缺点，在单点喷射系统中也同样存

8、在。但单点喷射结构简单，控制较容易，故现在仍有应用。多点喷射（MPI） Multi Point Injection多点喷射也称气门口喷射系统，即在每个进气门前方都设一个喷油器，因此，使燃油有更好的分配，而且与进气歧管的结构无关，避免了壁湿影响，这样，不论发动机在热态或冷态下工作，其过渡特性都是最佳的。同时，由于进气歧管中只有空气，故可设计得使发动机达到最大的充气量，这将进一步提高发动机的扭矩和工作性。按喷射时序的不同，MPI又可细分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射3种。同时喷射方式是所有喷油器同时喷油；而为了使整套设备的结构简单而喷油准确，常将发动机的气缸分为两组，供给每组气缸的喷油器都是同时打

9、开，给各缸的进气歧管同时喷油，两组喷油器交替工作，此即分组喷射；顺序喷射方式则使喷油器能按各缸的点火顺序进行喷油，每循环喷一次。该种方式较前两种应用效果更好。控制系统有无反馈分类开环系统-又称硬性控制指施控系统将可控输入转化为信号后作用于受控系统，受控系统的输出结果不再被送回输入端并形成再控制的直链控制方式，即不带有反馈控制装置的喷射系统为开环系统。闭环系统-又称反馈控制带有反馈控制装置（通常是用氧传感器）的喷射系统为闭环系统。它与开环控制的区别在于增加了反馈环节。把受控系统的状态或执行结果返送给施控系统，以影响信号的改变，用以调整未来的动作。为了获得高的经济性和小的排污量，目前有的使用三元催

10、化装置，同时处理发动机废气中的CO、HC和 NOx3种有害气体，降低排污量，而三元催化剂的净化能力与混合气的空燃比有关，在理论空燃比附近，3种有害气体才能同时净化。在前述一般电于控制喷射装置中增添一个氧传感器安置在排气管内，输出一个氧含量信号，反馈给ECU，随时修上喷入发动机的燃油量，维持混合气的平均值在理论空燃比附近。3电控燃油喷射系统的组成电控燃油喷射系统主要由燃油供给系统（油路）、空气供给系统（气路）和控制系统（电 路。包括各种传感器、电子控制器和执行器）等三人部分组成。各部分的组成及功能简介如下：1、燃油供给系统（油路）燃油供给系统的作用是：向气缸内供给燃烧所需要的汽油。燃油供给系统包

11、括燃油箱、燃油泵、燃油缓冲器、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器，节温定时开关和冷起动阀（冷起动喷油器）等部件。燃油箱（汽油箱）-储存燃油用。燃油泵（电动汽油泵）-其作用是将燃油从燃油箱中泵人燃油管路，并使燃油保持一定的压力，经过滤清器输送到燃油喷油器和冷起动阀。燃油泵按其安装位置分为外装泵和内装泵两种外装泵即将泵装在油箱之外的输油管路中，内装泵则是将泵安装在燃油箱内。与外装泵比较，它不易产生气阻和燃油泄漏，且噪音小。目前大多数EFI采用内装泵。燃油缓冲器-也称脉动阻尼器。其作用是使燃油泵泵出的油压变得平稳，减少抽压波动和降低噪音。燃油压力调节器-油路中安装有压力调节器，它使燃油压力相对于人气

12、压力或进气管负压保持一定，即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定。此压力差一般维持在250kPa，当供油压力超过规定值时，压力调节器内的减压阀打开，汽油便经过回油管流回油箱，使输油管油压保持恒定。燃油滤清器-装于燃油缓仲器与喷油器之间的油路中，其作用是滤除燃油中的水份和杂质等污物，以防堵塞喷油器计阀。喷油器-喷油器安装在节气门体空气人口处（SPI系统）或进气歧管靠近各缸进气门附近（MPI系统），受电子控制器喷油信号的控制，其喷油量由喷油器通电时间的长短决定，从而将适量的燃油成雾状喷入进气歧管。喷油器的喷油原理是：由电于控制器送来喷油电流信号，电流流经电磁线圈产生电磁吸力，该吸力吸引铁心，由于针

13、阀与铁心制成一体，故此时计阀打开，燃油由喷油器喷出。7）节温定时开关和冷起动阀（冷起动喷油器）节温定时开关的作用是监测冷却水的温度，当发动机起动，冷却水温度低114C时，开关的触点闭合，使冷起动阀喷油。冷起动阀的作用是在冷起动发动机时向进气歧管喷射额外的燃油，以改善低温起动性能。有不少车己取消了节温定时开关，冷起动喷油器的工作完全由ECU控制，控制精度更高。2、空气供给系统（气路）空气供给系统的作用是：测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。空气供给系统包括：空气滤清器、空气流量计、节气门室、进气歧管、空气量调整器等。空气由空气滤清器吸入，经空气流量计（其作用是测量进入空气量的多少）、节气门室、进

14、气歧管而后进入各气缸。空气流量计（MAF）-用于L型EFI系统。安装在空气滤清器和节气门之间，用来测量进入气缸内空气量的多少，然后将进气量信号送入电子控制器ECU，从而由ECU计算出喷油量控制喷油器向节气门主喷入与进气量成最佳比例的燃油。2) 节气门室-节气门室的作用是控制进入气缸的空气量，从而控制发动机的转速。它主要由节气门，怠速调整螺丝、怠速空气孔道和节气门开关等组成。当发动机在怠速时（节气门全关），空气流经旁通孔道（怠速空气孔道），此时只要调整怠速调整螺丝就可以调整发动机在怠速时的转速。3）空气量调整器-也称附加空气阀。它安装在节气门上方。其作用是在低温下起动发动机时，它通过另一通道，使

15、进入气缸的空气增多，从而使喷油量也增加，做到在低温下顺利起动发动机。当发动机温度升高达6070时，它将自动关闭。3、控制系统（电路）控制系统的作用是：根据发动车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量。控制系统主要由各种传感器、电子控制器（计算机控制装置）和执行器组成。控制系统的作用是电子控制器根据接收到的各种传感器采集的反映发动机实时工况的信息，经过计算机计算出喷油器针阀的开启时间和持续时间，并指令喷油器工作，以确保供给发动机最佳可燃混合气。1）传感器：传感器监测发动机的实际工况，感知各种物理信号并将其转换为电信号传输给ECU。主要采用的传感器见表1表1 传感器的种类及功能传感器安装位置功能结构形式温

16、度传感器冷却水温度（THW）安装在发动机出水口附近感知发动机冷却水的温度，并将其转换成电信号输入ECU绕线电阻式、热敏电阻式、热电偶式进气温度（THA）在空气流量计的主空气通道中感知进气温度的变化，并将其转换成电信号输入ECU绕线电阻式、热敏电阻式、热电偶式流量传感器空气流量在空气流量计（MAF）的主空气通道中感知进入汽缸内空气的多少，并将进入节气门的进气量变成电信号输入ECU。（用于L型）叶片式、电热丝式、卡门旋涡式燃油流量在主油路中用于计算耗油量水车式、循环球式进气压力传感器（MAP）通过软关与进气歧管相通测定进气真空度。（用于D型）线性可调变压器、电容式、半导体压敏电阻式、表面弹性波式节

17、气门位置传感器（TPS）安装在节气门总体壳体内将节气门打开的角度转换成对应的电压信号输入ECU。线性输出型、开关量输出型发动机转速传感器在发动机启动飞轮齿环上方测量发动机转速并将其脉冲信号输入ECU磁感应式、霍尔效应式、光电式车速传感器（SPD）在组合式仪表内用于发动机怠速和汽车加减速时的空燃比控制舌簧开关型、光电耦合型曲轴位置传感器（点火正时传感器）（CPS）在曲轴箱内左侧检测一缸上止点位置信号脉冲并输入ECU磁感应式、霍尔效应式、光电式氧传感器（传感器）安装在排气管上检测大气与排气中氧浓度之差而产生电动势，将其电压信号输入ECU，用以控制空燃比二氧化锆氧传感器、二氧化钛氧传感器爆震传感器（

18、KNK）安装在缸体内的进气管下部检测缸体的振动判断爆燃的发生，输入爆燃脉冲信号给ECU，用以推迟点火时刻磁致伸缩式、压电式(共振型、非共振型、火花塞座金属垫型)汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。2）电子控制器： Electronic ControI Unit缩写ECU。它是燃油喷射系统的控制核心，实际上是一个微型计算机。为了提高其稳定性和降低成本，内部采用集成电路，为了生产和检修方便对外采用多脚的插头插座式结构。ECU的存储

19、器中存放了发动机各种工况的最佳喷油持续时间，在接收了各种传感器传来的信号后，确定满足发动机运转状态的燃油喷射量，并根据计算结果控制喷油器的喷射时间。ECU还可以对多种信息进行处理，实现EFI以外其它诸多方面的控制。例如：点火控制、怠速控制、排气再循环控制、防抱死控制等。ECU的主要控制功能有：燃油喷射控制、空燃比控制、全电子点火提前角控制、怠速稳定控制和自诊断安全功能等。ECU的发展总趋势是从单系统单机控制向多系统集中控制过渡。今后汽车电控系统将采用计算机网络技术，把发动机电控系统、车身电控系统、底盘电控系统及信息与通信系统等各系统的ECU相连接，形成机内分布式计算机网络，实现汽车电子综合控制

20、。3）执行器执行器是受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。一般多是由ECU控制其电磁线圈的搭铁回路的通断的电磁阀类执行器；有的执行器则是由ECU控制的某些电子控制电路，如电子点火控制器等。在发动机控制系统中，执行器主要有下列各种形式：（1）电磁式喷油器；（2）点火控制器（点火模块）；（3）怠速控制阀、怠速电机；（4）EGR阀（排气再循环）；（5）进气控制阀；（6）二次空气喷射阀：（7）活性碳罐排泄电磁阀；（8）车速控制电磁阀；（9）燃油泵继电器；（10）冷却风扇继电器；（11）空调压缩机继电器；（12）自动变速器挡位电磁阀；（13）增压器释压电磁阀；（14）自诊断显示与报警装置；（15）故障备用程序启动装置；（16）仪表显示器。随着控制功能的增加，执行器也将相应增加。执行器的发展方向是智能化执行器和固态智能动力装置。四、各种工况控制如需全文可联系QQ 2438635173